LPG发动机系统及其应用

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4李世国编著。autocad高级开发技术arx编程及应用。北京：机械工业出版社，1999地址：武汉市武汉华中科技大学主校区东13舍510室lpg发动机系统及其应用徐工集团靖江叉车有限公司朱金海1~3t叉车上采用的尼桑h系列汽油机与美国mpcolpg转换装置配套的汽油/lpg双燃料系统。

随着我国经济的高速发展，国家加强了对环境污染的治理力度，提倡使用清洁能源。目前太阳能、核能、化学电池、天然气等清洁能源正得到日益广泛的应用。在交通运输领域经济清洁的lpg燃料已部分取代汽油，特别是在发达国家，90%以上的出租车已使用lpg燃料。在工程机械领域，特别是叉车行业也正积极实施由汽油叉车向lpg叉车转换，中小吨位液化气叉车的比例日益增大，在某些发达国家甚至超过50%.目前在我国叉车行业lpg燃料的应用还处于起步阶段，随着我国燃油费改税制度的实施、西气东输工程的展开及环保措施的加强，lpg液化气动力的发展前景将更加广阔。

许多城市规划将绿色能源lpg取代汽油作为车用发动机的重要燃料。液化气主要成份的物理化学性能和汽油非常接近，因此只需对汽油机及其燃料系统稍作改造就可满足使用要求。

1lpg燃料的特性（）lpg俗称丙烷气，主要成份除丙烷外还有丁烷、丙烯、丁烯等单独或几种气体的混合物。

纯净的lpg在常温常压下为无色无味气体不含一氧化碳，因此不会引起中毒。

550*c，丁烷为~380*c，因此与汽油比，lpg不易着火，较稳定。

2使用液化石油气作燃料的发动机的特点根据日本尼桑公司对叉车使用的试验结果，lpg每小时的消耗量约为汽油的1. 1倍，而lpg的价格为75~85日元/l，汽油为120~130日元/l，使lpg的使用费较汽油降低约40%.虽然目前在我国大部分地区这种价格优势还未表现出来，但随着我国加入wto后与国际石油价格体系的接轨，以及我国天燃气的开发，lpg取代汽油的经济性将日益显露出来。

由于液化气的许多指标与汽油相近，有的还超过了汽油，特别是液化气的辛烷值大大高于汽油（丙烷、丁烷和汽油的辛烷值分别为125、91和87），其自燃温度较高，以液化气作燃料的发动机可以采用较高的压缩比而不易引起爆震，因此大大提高了发动机的动力性。

发动机尾气清洁，排放物中有害物质少液化气易气化，它总是以气态形式进入发动机混合室，且能与空气良好混和，接近于完全燃烧。

和汽油相比，尾气中有害物质极少，且不产生柴油机黑烟。lig、柴油和汽油发动机废气指标见表1.表1发动机废气指标烟度/%柴油汽油发动机及其部件（过滤器、火花塞等）使用寿命长。

由于lpg叉车燃料混合、燃烧均匀，接近完全燃烧，不易产生积碳，气缸壁上润滑油膜不会被破坏，因此不易产生油泥，可减少机油污损、稀释及粘度下降问题，润滑油的使用期限可增加2~3倍，机油过滤器的更换次数随之减少，并减少了火花塞因积碳造成的损坏，降低了维修使用费用。与汽油机相比，lpg发动机寿命可延长1. lpg发动机点火速度慢，可明显降低发动机噪声，增加工作平稳性。

使用液化气作燃料，燃料费用低，发动机工作平稳，噪声小，废气排放少，且尾气中易于引起火花的物质也较少，发动机保养间隔和使用寿命长，可广泛应用于食品、化工、塑料等清洁度要求较高的领域。

3液化气发动机系统的应用液化气发动机分为单燃料系统和双燃料系统。

单燃料系统只能使用液化气燃料，其优点是可以发挥lpg燃料的最大效能，发动机点火正时、最大输出功率及尾气排放等均可调至最佳点。双燃料系统可选用汽油或液化石油气2种燃料，由于仍使用汽油作燃料，因此原汽油机的各项参数（怠速及点火正时等）均不宜改变，但如前所述，液化气燃料空燃比、燃烧速度、燃烧热、辛烷值等基本特性与汽油均有差异，因此对液化气燃料而言，无法发挥其最大效能，因此最大输出功率比原汽油机略小，一般能达到原功率的90%~95%但对其配套的整机性能指标影响不大。

汽油机使用lpg燃料，不仅需要专用的燃料供给系统，而且对汽油机性能、结构要求较高，因此目前国内燃气发动机大多为进口汽油机。在工程机械的小功率车型上，低转速、大扭矩的日本尼桑汽油机h15、h20、h25运用较广泛，该系列发动机功率为243~323kw，扭矩107.8~1422n.m与其匹配的燃料供给系统可选用日本日徽公司、意大利omvl及brc公司、美国impco公司的lpg转换装置，选用这些高技术水平的燃料转换装置对汽油机的运行至关重要。下面介绍在1~3t叉车上采用的尼桑h系列汽油机与美国impco公司的汽油/lpg双燃料系统汽油机2过滤器3切换开关4汽化器5控温器6混合器7电磁阀8汽油化油器9冷却水泵10.lpg钢瓶11.安全阀~3t叉车上采用的尼桑h系列汽油机双燃料系统如所示，该系统在保留原汽油燃料系统的基础上增加了1套美国impco公司的lpg燃料供给系统包括钢瓶、安全阀、过滤器/真空切断阀、汽化器八周压器、控温器、混合器等主要部件。各部件功能如下：钢瓶存储、供给系统燃料，可储存15kg液化石油气，配备有可快速充填燃料的阀块，并设置了多种安全装置，其标准配置包括：填充阀内部装有双逆止阀，可与加气枪连接补气。

液出阀连接系统供气管路，内部装设超流阀。当外部lpg管路破裂而造成大量lpg气体外泄时，此阀门可迅速自动关闭停止外泄。

80%液位孔灌气时，用手旋开此孔，当填充至80%容积后（5kg）有白色雾状lpg气体冒出，表示已充气到位，停止加气。

安全阀可设定启喷压力2 7mpa确保钢瓶不过度膨胀。

浮球式液面计可由外部观察罐内存气量。

管道安全阀确保管道安全，避免管路内残留液体受热膨胀而导致管道破损，启喷压力2.7mpa.（）过滤器/真空切断阀过滤器用于除去lpg中的杂质，避免其进入下面汽化设备造成故障。当内燃机因故障停止运转时，来自混合器的真空信号消失，真空切断阀内部阀门立即关闭，切断lpg至汽油机的通路。

汽化器/调压器是液态lpg转化为适合汽油机工作的气态lpg的重要部件。液态lpg适量吸收来自汽油机导入的冷却水的热量转化成气态，并经二次减压过程达到汽油机所需的压力状况。正常情况下，其内部阀门处于常闭状态，在内燃机运转形成真空负压达38mm水柱时才打开。

控温器保持汽化器内热水温度在特定范围内，确保天热时不致过热而导致lpg在汽化器内裂解，天冷时防止结冰保证lpg持续汽化。

ca55混合器控制lpg进入内燃机的流量，lpg燃料在此与所需的空气以适当的混合比进入汽油机，可通过其上的调整钮设定怠速及动力空燃比，以确保汽油机的性能指标并使排放达标。

该lpg转换装置结构紧凑，集成度较高，安全措施齐全，便于安装、调试，性能稳定可靠，广泛应用于工程机械的低功率的汽油机的改装，是一种较为理想的液化气转换装置。

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